【摘要】：為滿足日益增長的無線通信需求,可采用大容量及頻譜效率的多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)和抗多徑衰落的正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技術(shù)。但為解決光無線通信仍存在自由空間光信道不穩(wěn)定、信號檢測復(fù)雜度高及傳輸誤碼率大等問題,本論文開展了 MIMO-OFDM光無線通信系統(tǒng)的信道建模及信號處理等關(guān)鍵技術(shù)研究,重點(diǎn)針對現(xiàn)有光無線信道模型、OFDM調(diào)制與信號檢測的不足,提出了非對稱限幅光-正交頻分復(fù)用(Asymmetrically Clipped Optical-Orthogonal Frequency Division Multiplexing,ACO-OFDM)調(diào)制的最小均方誤差-排序逐次干擾抵消(Minimum Mean Square Error-Order Successive Interference,MMSE-OSIC)信號檢測策略。具體研究了光無線信道模型、ACO-OFDM信道估計(jì)及MMSE-OSIC信號檢測等內(nèi)容。全文內(nèi)容和貢獻(xiàn)主要如下:1.針對自由空間光無線信道存在湍流、光散射等眾多干擾導(dǎo)致信道分析困難等問題,開展了光無線信道建模研究。首先,在原弱湍流信道基礎(chǔ)上,引入了對準(zhǔn)誤差因素,總結(jié)并定性分析了實(shí)踐中易引起對準(zhǔn)誤差的原因。然后,完成引入對準(zhǔn)誤差的定量光信道建模,推導(dǎo)了不同對準(zhǔn)誤差下的系統(tǒng)中斷概率,并計(jì)算信道分集增益理論表達(dá)式,再在大信噪比條件下獲得其漸進(jìn)表達(dá)式。仿真表明:引入對準(zhǔn)誤差后,光信道更接近真實(shí)光信號傳輸條件,且系統(tǒng)分集增益只與對準(zhǔn)誤差值有關(guān)。而當(dāng)不存在對準(zhǔn)誤差時(shí),分集增益與收發(fā)天線數(shù)成正比;2.針對光無線MIMO-OFDM系統(tǒng)光信號調(diào)制解調(diào)、信道估計(jì)等難實(shí)現(xiàn)問題,提出了疊加周期訓(xùn)練序列的ACO-OFDM信道估計(jì)方案。首先,為了使OFDM技術(shù)可直接用于光無線通信,利用非對稱限幅及埃爾米特對稱技術(shù),使OFDM信號呈單極性;其次,針對光無線通信對噪聲敏感且數(shù)據(jù)信號均值非零現(xiàn)象,提出了采用疊加訓(xùn)練序列和線性最小均方誤差信道估計(jì)算法:經(jīng)改進(jìn)的訓(xùn)練序列和本地矩陣,可有效提高估計(jì)性能及傳輸效率。最后,結(jié)合離散傅里葉變換預(yù)編碼和部分傳輸序列(PTS)算法,獲得高峰均比抑制效果,并得到仿真驗(yàn)證;3.針對光無線MIMO-OFDM系統(tǒng)信號檢測存在差錯(cuò)傳播、計(jì)算復(fù)雜度高等問題,結(jié)合迭代逼近及多層聯(lián)合檢測策略,提出了反饋信息輔助的排序串行干擾消除(OSIC)算法。該方案利用每層軟估計(jì)值作為反饋信息,選取反饋候選點(diǎn)來構(gòu)造候選向量,并采用最大似然(ML)準(zhǔn)則選取最接近發(fā)送信號的向量作為輸出,解決因前期迭代檢測誤判引起的差錯(cuò)傳播問題。此外,利用定量松弛因子和初值的迭代逼近策略,簡化最小均方誤差(MMSE)準(zhǔn)則下的矩陣求逆計(jì)算。最后,還采用多層聯(lián)合檢測優(yōu)化OSIC算法,可節(jié)省多次迭代檢測。仿真表明:在等誤碼情況下,所提算法能提高4-5dB檢測性能,且計(jì)算復(fù)雜度由三次冪降為二次冪。本文通過光無線MIMO-OFDM系統(tǒng)信道建模、信道估計(jì)及信號檢測等理論優(yōu)化方案,有效提高了系統(tǒng)誤碼性能,且降低了算法復(fù)雜度。故該方案可廣泛應(yīng)用于光無線通信系統(tǒng)研究。
【圖文】：

從探測器接受到來自發(fā)射器信號層面考慮，設(shè)光信號探測器接收截面為圓形且半徑為ａ，逡逑此時(shí)由于系統(tǒng)存在對準(zhǔn)誤差，，接受到的光束束心與探測器接收平面中心間肯定會出現(xiàn)偏離狀逡逑態(tài)。如圖２－１所示：逡逑９逡逑

構(gòu)生成隨機(jī)模型，另一種則利用相關(guān)性生成隨機(jī)模型。為降低整體系統(tǒng)復(fù)雜度且便于光信道逡逑模型分析，采用相關(guān)性的隨機(jī)模型建立ＭＩＭＯ光信道建模更為合適建立ＭＩＭＯ光無線逡逑信道模型如圖２－２所示。逡逑ｘＡｌ）邐／＾＼邐ｒ，（／）逡逑邐？光發(fā)射器１邐＇邐＾邋／邐光探測器１邋邐？逡逑Ｌ＿＿邐，１邐Ｙ邋邐１逡逑邐邋Ｉ邋光邋＼邐邐逡逑ｘＡｔ）邐Ｉ邋千邋＇．邐／？，（／）逡逑—一＂？光發(fā)射器２邋邐＜邋ｊ邋＾邐１S謾靛喂馓講餛鰨插濉�？辶x�！邋１邋！辶x�？逦？逦＼逦／士！逦？逦？辶x�？逦？逦１０掑ｉ逦？逦？辶x希咤澹苠澹澹�？辶x希酰ǎ簦╁危苠巍觶澹鈴危懾澹停襄義希蹂澹止夥⑸淦鰨灣�！逦＜邋｀崝]澹咤澹懼喂馓講餛鰨五澹戾澹у�？辶x賢跡玻玻馕尷擼停保停舷低車男諾姥繡襯Ｐ灣義銜炕治黿⒌男諾濫Ｐ�，将甚r齬馕尷咄ㄐ判藕拍Ｐ橢械氖輾⑿藕毆叵滌靡韻率у義瞎劍ǎ玻保常┍聿唬哄義希潁劍齲潁澹澹危ǎ玻保常╁義掀渲�，Ｈ是一赣z粒捉椎男諾讕卣�，矩阵脑懩各各|乇硎徑雜κ輾⑻煜叩男諾澇鲆�。由于辶x舷低巢捎霉馇康髦萍際�，箯T藕哦嘉擔(dān)蔥牟⑽構(gòu)馕尷呦低稱驕β史涎劬﹀義系陌踩曜跡俁ǜ鞲齬夥⑸淦韉淖畬篤驕夤β首畬笪校聳�，发射信函憛Q肼沐義顯肷藕啪捎鎂滴�、分v釵Φ母咚拱自肷

本文編號：2587938